Номер 48.7, страница 175 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 48. Электрическое поле. Глава 7. Электрические явления - номер 48.7, страница 175.

48.7 [1202] Электрическое поле заряженного металлического шара действует на заряженную пылинку, находящуюся вне шара. Действует ли поле пылинки на шар?

Решение

Взаимодействие между заряженным металлическим шаром и заряженной пылинкой является электростатическим. Это взаимодействие подчиняется фундаментальным законам физики, в частности, третьему закону Ньютона.

Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю и противоположны по направлению. В данном случае, если шар действует на пылинку с некоторой силой $ \vec{F}_{шар \to пылинка} $, то пылинка обязательно действует на шар с силой $ \vec{F}_{пылинка \to шар} $, причем:

$ \vec{F}_{пылинка \to шар} = - \vec{F}_{шар \to пылинка} $

Поскольку в условии задачи сказано, что поле шара действует на пылинку (то есть сила $ \vec{F}_{шар \to пылинка} $ не равна нулю), то из этого следует, что и сила, действующая со стороны пылинки на шар, также не равна нулю.

Рассмотрим это взаимодействие с точки зрения электрических полей. Заряженная пылинка, как и любое заряженное тело, создает вокруг себя собственное электрическое поле. Это поле распространяется во все стороны, в том числе и в ту область пространства, где находится металлический шар. Электрическое поле пылинки будет действовать на заряды, из которых состоит шар.

Так как шар металлический (проводящий), под действием внешнего электрического поля пылинки произойдет перераспределение свободных зарядов на его поверхности. Этот процесс называется электростатической индукцией. Например, если и шар, и пылинка заряжены положительно, то под действием отталкивающей силы со стороны пылинки, положительные заряды на шаре сместятся на его дальнюю сторону. В результате на ближней к пылинке стороне шара концентрация положительного заряда уменьшится, а на дальней — увеличится. Именно с этим перераспределенным зарядом и будет взаимодействовать поле пылинки, что приведет к появлению результирующей силы, действующей на шар в целом.

Таким образом, поле пылинки не только действует на шар, но и является причиной перераспределения заряда на его поверхности, что и определяет итоговую силу взаимодействия.

Ответ: Да, поле заряженной пылинки действует на заряженный металлический шар. Это является прямым следствием третьего закона Ньютона, согласно которому электростатические силы взаимодействия между двумя телами равны по величине и противоположны по направлению.